[发明专利]一种产地黄源红景天苷酵母工程菌的构建及应用

说明书

本发明公开了一种产地黄源红景天苷酵母工程菌的构建及应用，属于合成生物学技术领域。产地黄源红景天苷酵母工程菌，以酵母BY4741为原始菌株，表达SEQ ID NO.1、SEQ ID NO.2、SEQ ID NO.3、SEQ ID NO.4所示基因。以酪氨酸为底物，利用该工程菌进行发酵，可实现地黄源红景天苷的高效异源合成，且发酵产物易于分离纯化。

技术领域

本发明属于合成生物学技术领域，具体涉及一种产地黄源红景天苷酵母工程菌的构建及应用。

背景技术

地黄(Rehmannia glutinosa Libosch)为多年生玄参科草本植物，其块根中含有许多糖苷类物质，其中，红景天苷(salidroside)是从地黄块根鉴定的一种糖苷类化合物，具有抗癌、抗氧化、抗病毒、抗菌消炎、抗代谢失调、保护神经等多种生物活性，且毒副作用小，在癌症预防，抗衰老和增强机体免疫力等方面有广泛应用，具有广阔的市场发展潜力。

目前，天然的红景天苷的主要生产方式是从药用植物体内直接提取，但天然产物含量低且差异大，植物生长周期长，类似物复杂导致产品纯化难，并且会对生物资源尤其是野生植物资源造成严重破坏。随着市场需求的日益增大，目前的植物资源供给已经难以为继。在化学合成方面，由于天然产物结构复杂，具有较多的手性中心，合成过程中容易形成无活性甚至有毒的、难以分离的旋光异构体；并且合成过程步骤繁琐，转化率低，能耗高，所用有机溶剂易造成污染，难以满足工业化需求。而植物组织细胞培养法操作较复杂、周期长，且由于生产成本过高，不易实现工业化。

微生物发酵生产植物天然产物具有生产周期短、不受时节和原料供应的限制、发酵产物比较单一、易于分离纯化等优点，容易实现大规模工业化生产。通过发掘目标化合物生物合成途径的关键基因，利用合成生物学技术，异源构建微生物菌株来生产天然产物被认为是一种最有潜力的资源获取方法。

目前的生物合成红景天苷方法尚处于基础研发阶段，合成工程中通常需要引入1种或2种外源的催化酶，成本较高，产量低；利用细菌底盘细胞，外源基因表达容易形成包涵体，影响了外源基因表达蛋白酶的生物活性，而且异源表达多个基因的蛋白较为困难。

另外，毛蕊花糖苷(acteoside)是地黄体内一种重要的糖苷类化合物，具有许多药理活性。红景天苷可作为毛蕊花糖苷合成的前体物之一，它可与羟基酪醇(hydroxytyrosol)和咖啡酰辅酶A(caffeoyl-CoA)经莽草酸酯-氧-羟基肉桂酰转移酶(shikimate O-hydroxycinnamoyltransferase，HCT)和UGT进一步催化生成毛蕊花糖苷，故红景天苷的异源合成对于毛蕊花糖苷的生物合成具有重要意义。

因此，如何提供一种操作简单、产量高的红景天苷生物合成方法是本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明公开了一种产地黄源红景天苷酵母工程菌的构建方法，以酪氨酸为底物，利用该工程菌进行发酵，可实现地黄源红景天苷的高效异源合成。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种地黄源红景天苷表达载体，

包括酪氨酸脱羧酶基因RgTyDC表达模块，铜胺氧化酶基因RgCuAO表达模块，乙醇脱氢酶基因RgADH表达模块，UDP-葡萄糖糖基转移酶基因RgUGT表达模块和f1 ori-2μori-URA-Amp-ori组合元件线性模块；

酪氨酸脱羧酶基因RgTyDC表达模块包括组合型启动子、RgTyDC基因和终止子；RgTyDC基因核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示；

铜胺氧化酶基因RgCuAO表达模块包括组合型启动子、RgCuAO基因和终止子；RgCuAO基因核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示；

乙醇脱氢酶基因RgADH表达模块包括组合型启动子、RgADH基因和终止子；RgADH基因核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示；